DE602005005844T2 - MOVABLE SUPPORT STRUCTURE - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine bewegliche Stützkonstruktion zum Anordnen auf einem Boden.The The invention relates to a movable support structure for placement on a floor.
Solch eine Stützkonstruktion wird zum Beispiel als Meeresbodenreaktionsmasse verwendet, wenn eine geotechnische Untersuchung von einem Schiff aus durchgeführt wird. Die Stützkonstruktion wird auch als Seabed Frame (SBF) bezeichnet und dient zunächst als Reaktionsmasse für die Kraft, die erforderlich ist, um eine Messsonde oder ein Probenrohr in den Boden zu treiben. Außerdem hat die Stützkonstruktion verschiedene andere Funktionen wie etwa als Bohrgestängeführung, als Träger für Mess-, Betriebs- und Steuertechnik für die geotechnische Untersuchung. Die Ausstattung der Stützkonstruktion hängt von der Untersuchung ab, die ausgeführt werden soll. Da der Meeresboden im Allgemeinen nicht flach oder waagerecht ist, ist es wichtig, dass die Stützkonstruktion an einer Neigung einsetzbar ist. Ist dies nicht oder nur in geringerem Maß möglich, ist die Anwendbarkeit der Stützkonstruktion eingeschränkt, was unerwünscht ist.Such a support structure is used, for example, as seabed reaction mass, when a geotechnical investigation is carried out from a ship. The support structure will also known as the Seabed Frame (SBF) and is initially used as Reaction mass for the force required to attach a probe or sample tube to drift into the ground. Furthermore has the support structure various other functions such as drill guide, as carrier for measuring, Operating and control technology for the geotechnical investigation. The equipment of the support structure depends on the investigation that carried out shall be. Because the seabed is generally not flat or is horizontal, it is important that the support structure at a slope can be used. If this is not possible, or only to a lesser extent, is the applicability of the support structure restricted what undesirable is.
Stützkonstruktionen für den Betrieb an einer Neigung existieren bereits. Diese Konstruktionen sind gewöhnlich mit einem festen Gelenkpunkt (kardanähnlich) zwischen zwei Komponenten realisiert, von denen sich eine dem Winkel der Neigung anpassen muss; sie können außerdem mit einem zusätzlichen Gerät ausgestattet sein, das zum Beispiel mit Hilfe hydraulischer Zylinder aktiv gesteuert wird. Dies wird oft nach dem Absetzen mit der Hilfe von Messungen ausgeführt. Während der Positionierung, die auch als Absetzen (Landing) bezeichnet wird, werden diese Konstruktionen durch innere Reibung beansprucht, die daraus entsteht, dass die Teile dauerhaft verbunden sind (Kardan oder Gelenk), so dass sie entweder am Einnehmen des richtigen Winkels gehindert werden oder aktive Steuerung erfordern. Nach dem Absetzen werden die Komponenten oft nicht befestigt, um Ver drehungen zueinander zu verhindern, mit dem Ergebnis, dass verhältnismäßig geringe äußere Kräfte eine Instabilität der Stützkonstruktion verursachen können.support structures for the Operation on a slope already exists. These constructions are usually with a fixed hinge point (cardan-like) between two components realized, one of which adapt to the angle of inclination got to; you can Furthermore with an additional Device equipped which, for example, is actively controlled by means of hydraulic cylinders becomes. This often happens after weaning with the help of measurements executed. While Positioning, also known as landing, These constructions are claimed by internal friction, the The result is that the parts are permanently connected (Kardan or joint) so that they are either prevented from taking the right angle or require active control. After weaning will be the components often not attached to ver rotations to each other to prevent, with the result that relatively small external forces one instability the support structure can cause.
Die Unfähigkeit, die Neigung adäquat auszugleichen, kann folgende Auswirkungen haben:
- – Schwierigkeiten beim Führen des Bohrgestänges
- – Schwierigkeiten beim Einführen des Bohrgestänges in die Konstruktion aufgrund dessen, dass das Bohrgestänge und der obere Abschnitt der Konstruktion, in die es einzuführen ist, in verschiedenen Winkeln ausgerichtet sind
- – Probleme mit den weiteren Mitteln, die von oder aus der Stützkonstruktion in den Grund getrieben oder eingeführt werden und die aufgrund einer kleinen Bewegung oder aufgrund einer großen Winkeldifferenz nicht mehr in der Lage sind, ihre Aufgabe zu erfüllen, oder beschädigt werden.
- - Difficulty in guiding the drill pipe
- Difficulty in inserting the drill string into the structure due to the drill pipe and the upper portion of the structure into which it is to be inserted being oriented at different angles
- Problems with the further means driven or introduced into or from the supporting structure, which due to a small movement or due to a large angular difference are no longer able to fulfill their task or are damaged.
Ein Beispiel einer existierenden Konstruktion ist die des internationalen Tiefseebohrprogramms (Ocean Drilling Program, ODP), das auch als „Hard Rock Base" (HRB) bezeichnet wird. Eine Beschreibung ist auf der ODP-Website zu finden. Die Konstruktion basiert auf einem Kardangelenk. Neben den oben aufgeführten Nachteilen solch einer Konstruktion beträgt der maximal zulässige Neigungswinkel des Bodens 20°.One An example of an existing construction is that of the international one Deep Sea Drilling Program (ODP), also known as "Hard Rock Base "(HRB) becomes. A description can be found on the ODP website. The construction based on a universal joint. In addition to the disadvantages listed above such a construction the maximum allowed Slope angle of the ground 20 °.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine bewegliche Stützkonstruktion bereitzustellen, die an einer geneigten Oberfläche zuverlässig funktioniert, die eine einfache Konstruktion aufweist und die die Nachteile der Lösungen des Standes der Technik vermeidet, während sie die Vorteile aufweist, die hierein im Weiteren erläutert werden.task the invention is to provide a movable support structure, on a sloped surface reliable works, which has a simple design and which has the disadvantages the solutions of the prior art while having the advantages hereafter explained become.
Diese Aufgabe wird mit einer Stützkonstruktion nach Anspruch 1 erfüllt.These Task is with a support structure complied with claim 1.
Das Unterteil besitzt eine erste Berührungsoberfläche und das Oberteil besitzt eine zweite Berührungsoberfläche, die sich in der zweiten Position zusammenwirkend berühren, und wobei mindestens ein Abschnitt entweder der ersten Berührungsoberfläche oder der zweiten Berührungsoberfläche kugelförmig ist. Mindestens ein Abschnitt der Berührungsoberfläche mit der kugelförmigen Berührungsoberfläche ist konisch. Dies ist vorteilhaft, da in der zweiten Position ein Konus und eine Kugel eine kreisförmige Berührungslinie in jedem gemeinsamen Winkel bilden, so dass die Abstützung durch Reibung stabilisiert wird, was eine in alle Richtungen stabile Position bereitstellt.The Lower part has a first contact surface and the upper part has a second contact surface, the touching each other in the second position, and at least one Section of either the first touch surface or the second contact surface is spherical. At least a section of the touch surface with the spherical one Touch surface is conical. This is advantageous because in the second position a cone and a sphere a circular contact line form in any common angle, allowing the support through Friction is stabilized, which provides a stable position in all directions.
Wenn ein kugelförmiger und ein konischer Berührungskörper zusammenwirken, besteht der zusätzliche Vorteil, dass während der Bewegung von der ersten Position zur zweiten Position, d. h. wenn das Oberteil auf dem Unterteil platziert wird, die Berührungsoberflächen eine zentrierende Wirkung aufeinander haben. Befindet sich das Oberteil nicht in genau mittiger Ausrichtung zum Unterteil, führen die Kräfte, die bei der ersten Berührung nicht symmetrisch sind, das Oberteil zum Mittelpunkt der unteren Berührungsoberfläche.If a spherical and a conical contact body cooperate, there is the additional advantage that during the movement of the first position to the second position, that is, when the upper part is placed on the lower part, the contact surfaces have a centering effect on each other. If the upper part is not in exactly central alignment with the lower part, the forces that are not symmetrical at the first contact will guide the upper part to the center of the lower contact surface.
Zu diesem Zweck ist es vorzuziehen, dass die mindestens teilweise konische Berührungsoberfläche mit einer Öffnung versehen ist, deren Durchmesser das Eineinhalbfache des Durchmessers der Berührungslinie beträgt.To For this purpose, it is preferable that the at least partially conical Touch surface with an opening is provided whose diameter is one and a half times the diameter the contact line is.
Ein größerer Durchmesser der Berührungslinie erhöht die Stützstabilität zwischen dem Oberteil und dem Unterteil. Der Durchmesser der Berührungslinie beträgt deshalb bevorzugt mindestens ein Drittel der breitesten Abmessung des Oberteils.One larger diameter the contact line elevated the support stability between the upper part and the lower part. The diameter of the contact line is Therefore, preferably at least one third of the widest dimension of the top.
Das Unterteil ist in der Lage, sich der Oberfläche des Bodens unabhängig von dessen Neigung anzupassen. Das Oberteil kann dann derart auf dem Unterteil platziert werden, dass eine konkrete gewünschte Ausrichtung beibehalten wird. Dies kann zum Beispiel die waagerechte Ausrichtung der Plattform sein, die ein Element des Oberteils ist. Wegen des Eigengewichts des Oberteils stellt die Reibung zwischen den Komponenten des Unterteils und des Oberteils, die sich während des Stützens in der zweiten Position berühren, eine sichere Verbindung zwischen den zwei Teilen bereit. Sobald die Konstruktion in Position gebracht ist, müssen keine weiteren Messungen ausgeführt oder die Plattform mit Hilfe von Steuerungen und Justierungen waagerecht gehalten werden.The Lower part is able to be independent of the surface of the soil to adjust its inclination. The upper part can then on the lower part be placed that maintain a specific desired orientation becomes. This can be, for example, the horizontal orientation of the platform which is an element of the shell. Because of its own weight of the upper part sets the friction between the components of the lower part and the top part, which is during of supporting in the second position, a secure connection between the two parts ready. As soon as the construction is in position, no further measurements are required accomplished or the platform with the help of controls and adjustments horizontally being held.
In der zweiten Position befinden sich das Oberteil und das Unterteil der erfindungsgemäßen beweglichen Stützkonstruktion in linearer Berührung und die Berührungslinie bildet mindestens einen Abschnitt einer geschlossenen Linie, so dass das Oberteil durch das Unterteil allseitig, d. h. in alle Richtungen, gestützt wird. Dies gewährleistet, dass das Oberteil stabil durch das Unterteil gestützt wird, selbst bei verschiedenen Neigungswinkeln. Darüber hinaus wird die Stabilität kaum durch den Neigungswinkel beeinflusst, so dass viel größere Neigungswinkel zulässig sind.In the second position contains the upper part and the lower part the movable according to the invention support structure in linear contact and the contact line forms at least a section of a closed line, so that the upper part by the lower part on all sides, d. H. in all directions, supported becomes. This ensures that the upper part is stably supported by the lower part, itself at different angles of inclination. In addition, the stability is hardly due influenced the angle of inclination, so that much larger angles of inclination are allowed.
Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform die geschlossene Linie ein Kreis ist, wird an allen Seiten eine allseits symmetrische und stabile Abstützung erzielt.If in a preferred embodiment the closed line is a circle, becomes a universal on all sides symmetrical and stable support achieved.
Nach Wunsch ist es möglich, zusätzliche Verbindungsmittel zwischen dem Unterteil und dem Oberteil bereitzustellen, wie etwa Klemmen, Zugseile, Zuggestänge und dergleichen.To Wish it is possible additional connecting means between the base and the top, such as Clamps, traction cables, drawbars and the same.
Der Abschnitt des Konus kann viele verschiedene Formen aufweisen. Jedoch ist der Abschnitt im Hinblick auf die Herstellungskosten vorteilhafterweise dreieckig.Of the Section of the cone can have many different shapes. however the section is advantageous in terms of manufacturing cost triangular.
Um das Abgleiten der Stützkonstruktion zu verhindern, ist es von Vorteil, das Unterteil mit Verankerungsmitteln zum Verankern im Boden auszustatten.Around the sliding of the supporting structure To prevent it, it is advantageous, the lower part with anchoring means to equip for anchoring in the ground.
Je nach den Bodenbedingungen können die bereitzustellenden Verankerungsmittel Platten oder Dorne oder Kombinationen daraus sein, die in den Boden versenkt sind.ever according to the soil conditions can the anchoring means to be provided plates or mandrels or Combinations of these are sunk into the ground.
Um ein zu tiefes Einsinken der Stützkonstruktion selbst in den Boden zu verhindern, kann sie mit einer Grundplatte ausgestattet sein, auf welcher sie auf dem Boden ruht.Around too deep sinking of the support structure Even to prevent the ground, it can with a base plate be equipped, on which it rests on the ground.
Ein bedeutender Vorteil der erfindungsgemäßen Stützkonstruktion besteht darin, dass sie für verschiedene Neigungen und verschiedene Terrains geeignet ist.One significant advantage of the support structure according to the invention is that they are for different inclinations and different terrains is suitable.
Ist das Oberteil so gestaltet, dass es anhebbar ist, kann es zum Beispiel derart platziert und entfernt werden, dass es an anderer Stelle platziert werden kann.is For example, the top can be raised so it can be raised be placed and removed that way elsewhere can be placed.
Die Stützkonstruktion ist sehr leicht zu platzieren, wenn das Unterteil und das Oberteil durch eine bewegliche Verbindung miteinander verbunden sind. Diese bewegliche Verbindung kann zum Beispiel aus Trossen bestehen. Das Unterteil ist dann sozusagen am Oberteil aufgehängt. Während des Absenkens sind die Teile durch die Trossen derart verbunden, dass sie getrennt und zueinander beweglich sind. Da das Unterteil frei hängt, ohne vom Oberteil beeinflusst zu werden, ist es frei, sich dem Neigungswinkel anzupassen. Nachdem das Unterteil auf dem Boden abgesetzt ist, erreicht das Oberteil nach weiterem Absenken das Unterteil in der gleichen Ausrichtung, die es im aufgehängten Zustand innehatte, ohne vom Unterteil beeinflusst zu werden. Während des Absenkens behält das Oberteil eine waagerechte Ausrichtung bei, so dass es eine stabile waagerechte Ebene erzeugt, ohne von der Neigung des Bodens beeinflusst zu werden.The support structure is very easy to place when the bottom and the top connected by a movable connection. These For example, a mobile connection can consist of hawsers. The Lower part is then hung on the upper part, so to speak. During the lowering are the Parts connected by the hawsers so that they are separated and are movable to each other. Since the lower part hangs freely, without to be influenced by the shell, it is free to change the angle of inclination adapt. After the lower part is set down on the ground, reached the upper part after further lowering the lower part in the same orientation, it in the suspended Condition held, without being influenced by the lower part. During the Lowering reserves The top part of a horizontal orientation, so that it is a stable horizontal Plane generated without being influenced by the slope of the soil.
In einer besonderen Ausführungsform wird die Verbindung durch eine Endlostrosse gebildet, die über Rollen läuft, von denen mindestens eine am Unterteil befestigt ist und mindestens eine am Oberteil befestigt ist. Auf diese Weise bleibt das Kabel ständig unter Spannung. Im Fall getrennter Kabel kann die Spannung in einem der Kabel infolge dessen, dass das Unterteil während der Positionierung bereits einen Abstützpunkt gefunden hat, abfallen. Fällt die Spannung in einem oder zwei Kabeln ab, kann sich das Oberteil aufgrund der in den verbleibenden Kabeln noch vorhandenen Spannung etwas neigen. Je nach dem Gewichtsverhältnis zwischen dem Oberteil und dem Unterteil kann diese Neigung gesteuert und auf einem Minimum gehalten werden. Das Neigen muss kein Problem darstellen, da es möglich ist, für ausreichenden Zwischenraum zwischen den Teilen zu sorgen. Sobald das Unterteil vollständig durch den Boden abgestützt wird, fällt die Spannung in allen Kabeln ab und das Oberteil neigt sich in seine ursprüngliche Ausrichtung zurück. Dies erfordert jedoch genügend Platz und ausreichend lange Kabel. Im Fall eines Endloskabels neigt sich das Oberteil nicht und die Konstruktion kann somit kompakter gestaltet sein. Statt das Oberteil auf dem Unterteil zu platzieren, ist es in dieser Ausführungsform der Erfindung möglich, die Hebezugtrossen und somit das Endloskabel vorzuspannen. Dies stellt eine bewegliche Verbindung bereit, die unter bestimmten Umständen vorteilhaft sein kann, da sie zum Beispiel vermeidet, dass sich bei Bohrvorgängen ein Übergang vom Bohrgestänge unter Wasser zum Bohrgestänge im Gestell als zu steif erweist. Auf diese Weise ist das Oberteil in der Lage, sich entsprechend der Position des Bohrgestänges, die zum Beispiel durch die Strömung im Wasser beeinflusst wird, zu regulieren. Sind die Rollen selbstregulierend, läuft die Trosse ungeachtet der Bedingungen ruhig über die Rollen.In a particular embodiment, the connection is formed by an endless lock, which runs over rollers, at least one of which is fastened to the lower part and at least one is fastened to the upper part. This keeps the cable constantly energized. In the case of separate cables, the voltage in one of the cables may drop as a result of the base already finding a support point during positioning. If the voltage drops in one or two cables, it may the top tend slightly due to the tension remaining in the remaining cables. Depending on the weight ratio between the upper part and the lower part, this inclination can be controlled and kept to a minimum. Tilting does not have to be a problem as it is possible to provide sufficient clearance between the parts. Once the base is fully supported by the floor, the tension in all cables drops and the top tilts back to its original orientation. However, this requires enough space and sufficiently long cables. In the case of an endless cable, the top does not tilt and the construction can thus be made more compact. Instead of placing the upper part on the lower part, it is possible in this embodiment of the invention to bias the Hebezugtrossen and thus the endless cable. This provides a moveable connection that may be advantageous in certain circumstances, as it avoids, for example, that during drilling operations, a transition from the underwater drill pipe to the drill pipe in the frame proves to be too stiff. In this way, the upper part is able to regulate according to the position of the drill string, which is influenced for example by the flow in the water. Regardless of the conditions, if the rollers are self-adjusting, the cable runs smoothly over the rollers.
Obwohl keineswegs darauf beschränkt, ist die Erfindung sehr gut zum Führen eines Bohrgestänges geeignet, wenn die Stützkonstruktion in Betrieb mit einer Öffnung ausgestattet ist, die es ermöglicht, dass ein Rohr wie etwa ein Bohrgestänge hindurch geführt wird.Even though by no means limited to the invention is very good for guiding a drill string suitable if the support structure in operation with an opening equipped, which makes it possible a pipe such as a drill pipe is passed through.
Die Erfindung kann im Küstenvorland verwendet werden, ist aber zum Beispiel besonders geeignet zum Auslegen auf dem Meeresboden.The Invention can be in the foreshore used, but is for example particularly suitable for laying out on the seabed.
Im Folgenden wird die Erfindung ferner durch die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:in the The invention will be further characterized by the description of a preferred embodiment and with the attached Drawings explained. Show it:
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